近日，通過對(duì)一種在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出來的針頭大小迷你大腦的研究，美國約翰·霍普金斯大學(xué)的研究人員們已經(jīng)證實(shí)了Zika病毒引起小頭畸形和其他胎兒大腦損傷的一個(gè)關(guān)鍵路徑——通過感染構(gòu)建大腦外層皮質(zhì)的特定干細(xì)胞。在過去幾年里，Zika病毒在美洲一些國家蔓延，造成了當(dāng)?shù)厝藗兊目只拧?/p>

值得一提的是，科學(xué)家們稱他們?cè)谶@次研究中使用的迷你大腦與類似的研究模型相比更加真實(shí)，而且更加便宜。而這些竟然得益于三位高中生的貢獻(xiàn)。據(jù)了解，這三位高中生分別是兩位該?？茖W(xué)家的兒子及其兩位同學(xué)，他們都在這個(gè)項(xiàng)目中做暑期研究實(shí)習(xí)。他們首先獲得創(chuàng)意使用一臺(tái)3D打印機(jī)制作出可以培養(yǎng)迷你大腦的設(shè)備。而這些所謂的生物反應(yīng)器和他們培養(yǎng)的迷你大腦將為人類大腦開發(fā)、腦部紊亂和藥物測(cè)試打開一扇寶貴的新窗口，研究人員們稱。

關(guān)于該研究的一份報(bào)告已經(jīng)于4月22日出現(xiàn)在了《Cell》雜志的網(wǎng)站上。

“我們已經(jīng)工作了三年來開發(fā)一個(gè)關(guān)于大腦發(fā)展的更好的研究模型，值得慶幸的是，我們現(xiàn)在可以用這個(gè)迷你大腦來揭示由Zika感染所造成的重大公共衛(wèi)生危機(jī)?！痹撔ａt(yī)學(xué)院細(xì)胞工程研究所的神經(jīng)學(xué)教授宋紅軍說：“這個(gè)更加真實(shí)的3D模型證實(shí)了我們的懷疑：Zika主要通過攻擊構(gòu)建大腦的神經(jīng)祖細(xì)胞，并把它們變成病毒工廠來引起胎兒的小頭癥。”

近年來，各個(gè)領(lǐng)域的研究人員都已經(jīng)開始用干細(xì)胞來培養(yǎng)微型器官，以更好地了解器官生長和疾病，并加快新藥的尋找。但是由于大腦結(jié)構(gòu)的服裝性，用于創(chuàng)建和使用迷你大腦的技術(shù)非常有限，宋紅軍教授稱。盡管這些迷你大腦本身只有針頭大小，但是它們所處的生物反應(yīng)器卻相對(duì)較大，大約有一個(gè)飲料罐那么大。由于在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)人類干細(xì)胞所需要的營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子價(jià)格相當(dāng)高，這就使得使用迷你大腦進(jìn)行研究成本高昂。宋紅軍教授稱，很少有實(shí)驗(yàn)室能承擔(dān)得起培養(yǎng)足夠的迷你大腦以進(jìn)行研究所需要的費(fèi)用。

如今，宋紅軍教授和他的妻子兼研究伙伴明國麗教授卻意想不到地得到了自己兒子和另外兩名高中生的幫助，借助機(jī)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室里的生物反應(yīng)器。這三位高中生開發(fā)的生物反應(yīng)器擁有一個(gè)12孔實(shí)驗(yàn)板，并能夠以正確的速度旋轉(zhuǎn)里面的液體和細(xì)胞，以便于其形成大腦。

當(dāng)然，它遠(yuǎn)不止這么簡(jiǎn)單。宋紅軍教授介紹稱，研究生Xuyu Qian和博士后研究院Ha Nam Nguyen進(jìn)行了多年的研究以確定最佳的旋轉(zhuǎn)速度、以及應(yīng)該在什么時(shí)候添加化學(xué)物質(zhì)和生長因子才能產(chǎn)生期望的結(jié)果等。

到目前為止，該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用這種被命名為SpinΩ的新型生物反應(yīng)制造出了三種類型的迷你大腦，分別模擬人腦的前部、中部和后部。他們使用了前腦來進(jìn)行Zika病毒的研究。

“迷你大腦使我們能夠做的一件事是模擬在妊娠的不同階段Zika病毒造成的影響。”明國麗教授表示?！叭绻腥景l(fā)生在發(fā)育初期，這種病毒主要感染迷你大腦的神經(jīng)前體細(xì)胞，影響會(huì)很嚴(yán)重，不久便會(huì)導(dǎo)致迷你大腦會(huì)停止生長和瓦解；在稍后階段，即在妊娠的4—6月，Zika仍然優(yōu)先感染神經(jīng)祖細(xì)胞，除此之外它也會(huì)影響到一些神經(jīng)元，導(dǎo)致其生長緩慢，與正常大腦相比，它的皮質(zhì)更薄。”她總結(jié)稱，在妊娠期間，Zika病毒感染出現(xiàn)得越早，影響越嚴(yán)重。

據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)下一步將在迷你大腦上測(cè)試已經(jīng)被FDA批準(zhǔn)可以用于其它病癥的藥物，看看其中是否會(huì)有某種藥物能夠幫助抵御Zika。